面向双馈风电场+串补系统的次同步振荡快速自适应抑制控制

天津大学Tianjin University面向双馈风电场+串补系统的次同步振荡快速自适应抑制控制朱介北、刘晓龙天津大学国网浙江省电力有限公司杭州供电局天津大学朱介北个人简介Tianjin University主要研究方向研究成果。新能源构网控制、电力电子化电力系统●发表SCI/EI论文100余篇，3篇入选ESI高被引岁单位与社会服务主导IEC国际标准2项、参编国内标准5项。行政：科技部分布式能源与微电网国际合作基地副主任、天津市电力系统●授权/申请中国发明专利69项、国际专利2项天津大学教授、博士生导师仿真控制重点实验室副主任●主持国家重点研发计划课题1项、基金委重点项国家青年千人特聘专家e编委：担任IEEETransactionson目“联合基金”1项、面上项目1项IETFellowPowerSystems、IEEEPower作为第一完成人获得包括天津市科技进步奖、中IEC国际标准召集人EngineeringLetters制等期刊编委国电力企业联合会电力创新奖等省部级一等奖2曾任英国国家电网总部和国家。会议组织：2025年国际电气自动化项、二等奖3项电力调度中心高级电力系统工与信息科学会议大会主席获日内瓦国际发明展金奖4项（特许金奖1项）程师驻英使馆国家优秀自费留学生驻英大使刘晓明为其颁奖苏格兰风场井网兼容测试工作于英国国调中心英国国调“毕加索”实时电网研究背景研究路线与基础目录改进型自适应线性元件SSO抑制控制器(MA-SOSC)设计CONTENTS快速自适应SSO抑制控制器四提升方案(FA-SOSC)五总结和展望一、研究背景天洋大学一、研究背景一一新能源发展需求及现状Tianjin University全球能源危机加剧，各国加速能源转型，中国、欧盟、澳洲相继推出大力发展新能源的相关政策风电已成为能源转型核心，全球累计风电装机已突破1136GW，电力系统风电渗透率日益提高。印印印++电动汽车锦能没备Q“双碳”目标"Net-Zero"*PoweringAustralia"民民房国1200■总装机容量■新增装机客量H136100002800作电厂新能源高游透率附间/年风力发电电力系统光伏发电2012-2024年全球风机装机容量天洋大学一、研究背景一一风电场典型事故与挑战Tianjin University风电资源往往与负荷中心呈逆向分布，需串补线路(SC)提升远距离输电能力，而双馈风电场DWF)与SC存在交互作用易诱发次同步振荡（SSO)。现已发生多起事故导致大量风机脱网及撬棒损坏。随着风电渗透率持续提高，该现象已成为威胁新型电力系统安全稳定运行的关键挑战300报落发政200风机股网100串补切除9~13HzSSO5~10HzSSO14:12:00 14:12:30 14:13:00 14:13:30 14:14:00 14:14:30(a）明昆苏达州中南管区基风电项磊补图(b)茅风电场实测有功波形u/hh:mms(b)第风电通并用点电消实消法形（a）可北洁源地区风电场拓扑图美国明尼苏达州中南部某风电场SSO事故河北沽源地区某风电场SSO事故双馈风电场经串补并网（DWF+SC)系统SSO现象典型特征：明希尔振荡机理特殊性：换流器参与等效谐振引发负阻尼振荡失稳。多维度动态特性：动态特性受风机参数、电网条件、风速等运行风电址20Hz左右SSOwwwww工况多重影响，振荡频率呈现大范围时变特性政师发生8.i0.25s16.0.5s抑制挑战性特征：受换流器快速响应及限幅环节影响，易出现小德克萨斯州南部某风电场SSO事故扰动快速发散，导致常规控制策略失效，抑制难度显著增加。天津大学、研究背景一一SSO分类与研究现状TianjinUniversity双馈风电场经串补并网(DWF+SC)系统SSO由感应发电机效应与次同步控制相互作用共同主导除了外界因素（风速、串补度）影响，IGE与SSCI共同敏感于转子换流器(RSC)比例系数的变化。次同步振荡(SSO)对比维度感应发电机效应次同步控制相互所用(IGE)(SSCI)次同步控制相互作次同步谱据次同步扭矩相互作用触发机制电气参数失配用(SSCI)(SSR)(SSTI)控制动态交互（负电阻主导）RSC快速调节频率决定电网固有参数因素(线路电感、串补度）控制器参数+电网工况感应发电机效应扭矩相互作(IGE)用(TI)智态转矩放大(TA)振荡速度较慢快速发(幅值增长速率高)>IGE：系统在次同步频率下呈负阻尼，导致不断增长的SSR敏感因素RSC比例系数、内环风速、串补度、RSC比SSCI：转子换流器快速动作导致，振荡增长和发散速度更快参数调整例系数天津大学一、研究背景一一SSO抑制策略分类分析Tianjin University国内外学者针对DWF+SC系统SSO问题提出了电网侧和风机侧的SSO抑制控制策略通过分类分析，现有SSO抑制策略存在自适应性欠缺和响应速度较慢两大技术挑战995SSDCSSO抑制策略PMW电网侧风机侧FACTS/VSC辅助阻尼控制无功调节新型控制器参数整定Lk附加RSC电流内环HLPOCHIPF-BPFHBSF控制SSDC成本高、控制复杂、占地器袋赖精确建模、 对大、实用性限外界干扰敏感影响动态性能经典SSO控制策略（SSDC）改进型输入控制信号白适应次同步阻尼抑制器申联申补输电线路电网自适应频带扩展转子电容电压转子转速f +Uatc电流风电场次同步频事估计器信号远端、解释机理不足参数整定复杂响应速度较慢/需结合特定自适应策略（ASDC）场景调整参数频率范围窄、参数优化复杂、缺少自适应性8天津大学一、研究背景一一SSO抑制控制策略技术挑战TianjinUniversity经典策略抑制能力不足、频段固定，依赖特定场景，难以实现大范围SSO抑制，缺乏自适应性。驱需设计一种SSO自适应抑制策略，以实现多频段下的更好的SSO滤除效果。经典抑制策略(nd)0.30, = (0sso e[0ss0,ss0]-0.5K=20 % - 40 %7=10m/0 dB通常使用传统-n dB滤波器，但在(8p)0.8抑制能力抑制能力SSO主导频率0.2y = 9 m/s幅值降低/失效降低/失效K, =20 % - 40 %有效抑制频段偏离控制器Wso-21HzSSO抑制中心B0.2频率时，控制电距(pu)-0.1振荡发散器SSO抑制-0.3K,20 % - 45 %-0.5fe0o=19HroLOH (rad/s)频率(rad/s)能下降或失效。0.20.4B) (s)经典SSO抑制控制器主要问题经典控制器自适应性不足表现天津大学一、研究背景一一SSO抑制控制策略技术挑战二Tianjin University现有策略参数更新复杂且更新时间存在延迟，导致极端工况下抑制时间过长，威胁设备安全。迫切需要突破提升SSO抑制即时性的技术瓶颈，以优化抑制器性能并确保设备安全可靠运行。-0.1 电磁转矩(pu)ie-0.3-0.5时间延时保护动作风机退出-0.70.60.81.0风电机组大规模脱网30振荡程度随即时25性降低应加剧裂四烟(zH) 20四内CHosS10发生(0.386s,,=18Hz)88885(0.353s,f18Hz)0.20.40.60.81.01.